Papers by Michael Kleiser
Der Ingenieur gestaltet durch seine im Infrastrukturbau federführende Ermittlung der Bauteilforme... more Der Ingenieur gestaltet durch seine im Infrastrukturbau federführende Ermittlung der Bauteilformen zwangsläufig und kann sich daher der Verantwortung zur Einhaltung einer ästhetischen Grundqualität nicht vollends entziehen. Diese Mitverantwortung ist ihm in der Regel nicht bewusst, bzw. wird ihm diese auch nicht vermittelt, und so kommt er dieser auch nicht nach. Eine Gestaltungslücke entsteht, die oft mit additiven Gestaltungsmaßnahmen kaschiert wird und Unbehagen nicht nur bei Infrastrukturbetreibern, sondern auch in Ingenieur- und Architektenkreisen auslöst. Diese Arbeit will das Gestaltungsrepertoire des Ingenieurs aufzeigen, damit er mit seinem erlernten Wissen und seinen Werkzeugen Bauformen ihre ihnen gebührende, der Funktion entsprechende Gestalt geben und Ausdruck verleihen kann. Es werden die Begriffe der Formlogik und der Formdynamik eingeführt und in einer Pyramide des Formausdrucks mit der Spitze der Formkunst zusammengefasst. Die Grundsätze einer Formlogik werden einer...
Der Ingenieur gestaltet durch seine im Infrastrukturbau federführende Ermittlung der Bauteilforme... more Der Ingenieur gestaltet durch seine im Infrastrukturbau federführende Ermittlung der Bauteilformen zwangsläufig und kann sich daher der Verantwortung zur Einhaltung einer ästhetischen Grundqualität nicht vollends entziehen. Diese Mitverantwortung ist ihm in der Regel nicht bewusst, bzw. wird ihm diese auch nicht vermittelt, und so kommt er dieser auch nicht nach. Eine Gestaltungslücke entsteht, die oft mit additiven Gestaltungsmaßnahmen kaschiert wird und Unbehagen nicht nur bei Infrastrukturbetreibern, sondern auch in Ingenieur- und Architektenkreisen auslöst. Diese Arbeit will das Gestaltungsrepertoire des Ingenieurs aufzeigen, damit er mit seinem erlernten Wissen und seinen Werkzeugen Bauformen ihre ihnen gebührende, der Funktion entsprechende Gestalt geben und Ausdruck verleihen kann. Es werden die Begriffe der Formlogik und der Formdynamik eingeführt und in einer Pyramide des Formausdrucks mit der Spitze der Formkunst zusammengefasst. Die Grundsätze einer Formlogik werden einer...
Adaptations of road infrastructure must often be performed without interruption of traffic. Vibra... more Adaptations of road infrastructure must often be performed without interruption of traffic. Vibrations induced by<br> ongoing traffic propagate to structural elements under construction and may affect the concrete hardening<br> process and thus negatively influence quality of the final structure. This paper examines major influencing<br> factors that contribute to large bridge vibration velocities during widening of bridge deck with ongoing traffic.<br> The vibrations are evaluated in light of the considered limit for fresh concrete in hardening process. The analysis<br> presents a case study of a reinforced-concrete bridge under traffic excitation. Vehicle velocity, type, mass, as<br> well as road profile characteristic were varied in the simulation and bridge vibration amplitudes were calculated<br> using full vehicle-structure interaction. The simulation results provide a basis for meaningful discussion on<br> necessary traffic rest...
IABSE Symposium, Nantes 2018: Tomorrow’s Megastructures, 2018
Beyond an indispensableform logic, where the visible form comprehensibly represents the inherent ... more Beyond an indispensableform logic, where the visible form comprehensibly represents the inherent structural system, further form refinements are possible in order to significantly enhance the external appearance. The approach ofform dynamicsis herein introduced, which shows strong and perplexing correlations between the work of engineers and the principles ofgestalt psychology. Terms used in the field of gestalt psychology like (perception) forces, tensions, and balance of forces, which were mainly proposed by the psychologist Rudolf Arnheim, are also used in the field of structural mechanics.Recommendations based on gestalt psychology are presented to encourage engineers to improve the outer expression of bridge structures in order to aim for a moredynamicappearance. Special attention is paid to concrete bridges, which cross highways and expressways, since they are exposed to extraordinarily high numbers of observers. An integral overpass bridge along the route A5 of the ASFINAG ne...
IABSE Congress, Stockholm 2016: Challenges in Design and Construction of an Innovative and Sustainable Built Environment, 2016
Building integral bridges without bearings and expansion joints is nowadays very popular among in... more Building integral bridges without bearings and expansion joints is nowadays very popular among infrastructure operators due to its low maintenance costs and high durability. A lot of research has been conducted to define design rules, to improve appropriate calculations and structural details. However, formal aspects within the conceptual design of integral bridges, which underline the inherent structural frame system, are often inadequately addressed. Many examples within the ordinary infrastructure are calculated and structurally designed as monolithic structures but show a visual appearance of conventional supported bridges. Moreover, many engineers are not aware of the essential correlation of the rational analytical solution and its formal expression ending up in non-authentic structures.In order to encourage engineers to follow a more holistic approach this paper shows some conceptual form recommendations for integral reinforced concrete bridges, which are derived from the mon...
Beton- und Stahlbetonbau, 2020
Beton- und Stahlbetonbau, 2020
Beton- und Stahlbetonbau, 2018
Im Zuge des Neubauabschnitts der Nord/Weinviertler Autobahn A5 nördlich von Wien wurde eine Überf... more Im Zuge des Neubauabschnitts der Nord/Weinviertler Autobahn A5 nördlich von Wien wurde eine Überführungsbrücke als sichtbare Streckenmarke durch den österreichischen Autobahnbetreiber ASFINAG errichtet. Die Gestaltung zielt auf eine Entfaltung der Tragwirkung in der Form ab, um nach außen einen höchstmöglichen Ausdruck der Authentizität und Dynamik zu erreichen. Beim Entwurf sind dabei Erkenntnisse aus der Gestaltpsycholgie eingeflossen, die die Verbildlichung der Vorgänge des Tragens und Lastens als entsprechendes Wahrnehmungserlebnis ausweist. Mit dieser Brücke soll beispielhaft gezeigt werden, dass trotz der immensen Richtlinien‐ und Normenflut im heutigen zeit‐ und kostengetriebenen Fließbandingenieurzeitalter Anwendungen möglich sind, die die grundsätzliche statisch‐konstruktive Aufgabe mit einer gestaltgebenden Tätigkeit verbindet. In diesem Artikel wird der Prozess von der Idee über den Entwurf bis zur Umsetzung erläutert.
Beton- und Stahlbetonbau, 2018
Beton- und Stahlbetonbau, 2018
Der integrale Brückenbau fand schon seit jeher seine Anwendung. Die alten Natursteinbrücken und n... more Der integrale Brückenbau fand schon seit jeher seine Anwendung. Die alten Natursteinbrücken und natürlichen Steinbögen als solches sind im grundlegenden Sinn schon integrale Bauwerke. Auch wenn in der damaligen Zeit die Dilatationskonzepte durch die durchwegs unterschiedlichen Verkehrsbelastungen eine untergeordnete große Rolle spielten, zählen die alten Brückentragwerke schon zu sehr beeindruckenden Ingenieurbauten. Aufgrund der einfacheren Berechnung im Brückenbau wurde im 20. Jahrhundert auf statisch bestimmte Tragwerke zurückgegriffen. Durch diese Systeme war es notwendig, den Über-und Unterbau durch Lager und Bewegungsfugen voneinander zu trennen. Den Vorteilen, wie z. B. der einfachen Berechnung, standen jedoch auch einige Nachteile gegenüber. Die Lager und Bewegungsfugen sind einer enormen Wartungsintensität ausgesetzt. Durch die Betrachtung der Lebenszykluskosten der Brückentragwerke ist zu erkennen, dass ein erhebli
Beton- und Stahlbetonbau, 2017
Der Ingenieur kann sich dem Gestalten nicht entziehen. Er gestaltet zwangsläufig und unausweichli... more Der Ingenieur kann sich dem Gestalten nicht entziehen. Er gestaltet zwangsläufig und unausweichlich durch die Wahl von Bauformen, deren Dimensionen und Proportionen. Insbesondere im Brückenbau wird dieser Umstand durch die federführende oder gar alleinverantwortliche Rolle des Ingenieurs augenscheinlich. Über den Verantwortungsbereich einer entsprechenden Formlogik als ingenieurtechnische Disziplin hinaus wird in diesem Aufsatz das Potenzial einer erweiterten Formverfeinerung für den Ingenieur vorgestellt. Es wird auf Erkenntnisse der Gestaltpsychologie Bezug genommen, die es erlauben, Brückenformen „dynamischer” zu gestalten. Dabei handelt es sich wahrnehmungspsychologisch um eine Anschauungsdynamik, die eine enge Korrelation mit dem Tragverhalten von Konstruktionen aufweist und somit insbesondere im Brückenbau das Entwurfsspektrum des Ingenieurs betrifft. Anhand von Formstudien von Überführungsbrücken aus Beton in Fortführung vergangener Publikationen und eines Praxisbeispiels wird das Thema erläutert.
Beton- und Stahlbetonbau, 2017
Brückengestaltung bedeutet keineswegs eine Trennung von zweckbestimmtem Tragwerk und gestaltender... more Brückengestaltung bedeutet keineswegs eine Trennung von zweckbestimmtem Tragwerk und gestaltender Hülle, sondern die Bereitstellung eines integrativen Brückenkonzepts. Fritz Leonhardt betont bereits in der Einleitung seines bemerkenswerten Buchs "Brücken-Ästhetik und Gestaltung" die Wichtigkeit der grundlegenden Zweckform, die ästhetisch verfeinert werden soll [1]. Seine These unterstützend, werden in [2] und [3] Formüberlegungen an Rahmenbrücken beschrieben, welche die Funktion der Brücke formbildend nach außen authentisch verdeutlichen und dadurch auch eine entsprechende Ästhetik vermitteln. Der im 19. Jahrhundert tätige Architekt und Kunsthistoriker Karl Bötticher nennt es die aus rein statisch-konstruktiven Überlegungen gefundene Kernform-analog zu Leonhardts Zweckform-, sie ist in jedem Bauteil "das mechanisch nothwendige, das statisch fungierende Schema" [4], und die dazugehörige Kunstform als "die Funktion eines Bauteils (nach außen) Funktion-erklärende Charakteristik" [ebd.]. Für die primäre Funktion kann im Brückenbau, der per se das Überspannen von Hindernissen zur Überleitung von großen Lasten bezweckt, das innere Tragverhalten herangezogen werden, welches nach außen sichtbar und nachvollziehbar in der äußeren Form dargestellt werden sollte. Die Form muss deshalb auch einer bestimmten Logik der inneren Mechanik folgen, um so schließlich Authentizität auszustrahlen.
Beton- und Stahlbetonbau, 2016
Bautechnik, 2016
Der allgemeine Trend im konzeptionellen Brückenentwurf zur Wahl dauerhafter, fugenloser Rahmensys... more Der allgemeine Trend im konzeptionellen Brückenentwurf zur Wahl dauerhafter, fugenloser Rahmensysteme erfordert nicht nur vertiefte, statisch konstruktive Überlegungen zur Kraft‐ und Momentenweiterleitung vom Überbau in den Unterbau, sondern auch erweiterte Betrachtungen hinsichtlich einer ganzheitlich ästhetischen Lösung. Um zu authentischen Entwürfen zu gelangen, muss eine Kohärenz zwischen der Form der Brücke und dem ihr zugrunde liegenden statischen System erkennbar sein. In diesem Aufsatz werden Formüberlegungen von biegesteifen Stützenanschlüssen an Überbauten einerseits als zusammenhängende, kontinuierlich wirkende und anderseits als getrennt wirkende Funktionseinheiten erläutert. Anschließend wird auf die Sonderstellung der eingespannten Rundstütze und deren Anwendungsgrenzen sowie auf hybride Stützenanschlüsse eingegangen. Dem planenden Ingenieur werden Anregungen zum Brückenentwurf über seine ingenieurtechnische Kernaufgabe hinaus hin zu einer ingeniösen Herangehensweise gegeben, mit dem Ziel, bewusst Verantwortung als Gestalter unseres Lebensraums übernehmen zu können. Die Formüberlegungen werden mit Beispielen untermauert.
Bautechnik, 2016
Brücken mit kurzen und mittleren Spannweiten werden in den letzten Jahren durchwegs als integrale... more Brücken mit kurzen und mittleren Spannweiten werden in den letzten Jahren durchwegs als integrale Bauwerke ohne Fugen und Lager konzipiert. Das zugrunde liegende statische System des Rahmens erfordert ein differenziertes konzeptionelles Vorgehen nicht nur in statisch‐konstruktiven, sondern auch in ästhetischen Belangen. Es werden Anregungen zur Formbildung aufgezeigt, die der innewohnenden Absicht der Bauweise in der entsprechenden Ausformung Geltung verschaffen. Viele Beispiele im Infrastrukturbau zeigen jedoch noch immer Brückentypen, die statisch konstruktiv integral berechnet und konstruktiv ausgebildet sind, jedoch das äußere Erscheinungsbild einer gelagerten bzw. gefügten Brücke vermitteln. Auch vielen Ingenieuren ist der essenzielle Zusammenhang zwischen der rationalen statisch‐konstruktiven Lösung und dem formalen Ausdruck vielfach zu wenig bewusst. Um zu ganzheitlichen und authentischen Entwürfen zu gelangen, muss eine Kohärenz zwischen der Form der Brücke und dem ihr zugrunde liegenden statischen System erkennbar sein. Ziel ist es, Ingenieure von einer ingenieurtechnischen zu einer erweiterten ingeniösen Herangehensweise zu ermutigen, die auch die aus dem statischen System heraus entwickelten formgebenden Aspekte berücksichtigt und letztendlich in der Gesamtheit zu ästhetisch befriedigenden Ergebnissen führen soll. In diesem ersten Aufsatz werden konzeptionelle Überlegungen zur Formbildung im Bereich der Brückenenden erläutert, die die integrale Bauweise auf Basis hergeleiteter Funktionseinheiten reflektieren.
IABSE Conference, Nara 2015: Elegance in structures, 2015
A new roadway transition structure for long integral abutment bridges has been invented at the In... more A new roadway transition structure for long integral abutment bridges has been invented at the Institute of Structural Engineering at Vienna University of Technology. It consists of prefabricated prismatic concrete elements which are positioned on a sliding plane and connected by flexible corrosion resistant tension members. At one end, these tension members are connected to the bridge structure and at the other end to an abutment block. The total horizontal displacement of the bridge is evenly distributed among small joints between the elements. As part of the extension of the A5 highway in Austria, a 112 meter long integral abutment bridge has been designed. It was decided to incorporate the new flexible expansion joint in this bridge project, in order to gain experience with the design, the installation and the durability of this new type of transition structure.
IABSE Symposium, Madrid 2014: Engineering for Progress, Nature and People, 2014
The design of bridges within the highway infrastructure is mostly driven by very cost-optimized a... more The design of bridges within the highway infrastructure is mostly driven by very cost-optimized and function-based concepts. To raise public acceptance an architectural revision is often undertaken in the design process resulting in very surface-orientated and wrapped-over design ideas using for example colours, haptic effects and cladding. Many solutions remind on historic examples where technics and art were separately treated and displayed causing not only higher expenses but also maintenance problems. In order to adequately combine aesthetics with economical and technical requirements when operating publicly financed highway infrastructure a merged approach is pursued. The aim of this paper is to challenge engineers to be more involved into the creative process of finding suitable aesthetical forms in addition to its structural duties. He is invited to take advantage of the ingenious process of "Structural Shaping" which involves the engineer-technical thinking combined with a sense of evolving aesthetical structures based on structural approaches. In 2010 the Austrian motorway and expressway operator, ASFINAG, launched a design initiative to improve the appearance of its highway and expressway network. With a design guideline for bridges the ASFINAG focuses on the aforesaid targets.
Bautechnik, 2014
ABSTRACT Durch ihre Position im Bauwerk werden Fahrbahnübergangskonstruktionen an Brücken hochdyn... more ABSTRACT Durch ihre Position im Bauwerk werden Fahrbahnübergangskonstruktionen an Brücken hochdynamisch belastet. Zudem treten in den letzten Jahren aufgrund der Altersstruktur vermehrt Sanierungen in den Vordergrund. Ziel des Forschungsprojektes EVAF – Entwicklung verschleißarmer Fahrbahnübergänge – ist es, ausgehend von einer Analyse der Einwirkungen und der daraus resultierenden Schäden, Lösungsansätze für robuste, wartungsarme bzw. mit geringem Aufwand instand zu setzende Technologien für Fahrbahnübergangskonstruktionen zu finden. Das Projekt wird in einer Auftragnehmergemeinschaft von der MAGEBA GmbH, der Universität für Bodenkultur (BOKU) und vom Austrian Institute of Technology (AIT) durchgeführt.In einem ersten Beitrag wurden die Ergebnisse der Schadenserhebung und Sensitivitätsanalysen an Fahrbahnübergangskonstruktionen (FÜK) gezeigt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse der mobilen Datenerfassung von FÜK sowie der Analyse dynamischer Einwirkungen durch Fahrbahnunebenheiten vor.Development of low-wear road expansion joints – Research project EVAF – Mobile collection of data – Analysis of dynamic impactsRoad expansion joints are dynamically high loaded structural elements due to their exposed position. Repair and maintenance actions on road expansion joints have become more and more important over the last years. Goal of the research project EVAF – Development of low-wear road expansion joints – is, based on analysis of the impact and resulting damages, the development of solutions for robust and low-maintenance road expansion joints. The project is carried out in collaboration between the industrial partner Mageba and the research partners AIT (Austrian Institute of Technology) and the University of Natural Resources and Life Sciences in Vienna.A first publication about the project in this journal showed the results of damage evaluation and sensitivity analysis. This publication presents the results from the mobile collection of data and the numerical evaluation of the dynamic impact on road expansion joints.
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